(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111399940.9 (22)申请日 2021.11.19 (71)申请人 江苏科技大学 地址 212100 江苏省镇江市丹徒区长晖路 666号 (72)发明人 柳大坤　方喜峰　甘锐　王楠　 张胜文　解晨晨　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 代理人 徐澍 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06F 16/36(2019.01) G06F 8/35(2018.01) G06F 8/33(2018.01)G06K 9/62(2022.01) G06N 20/00(2019.01) (54)发明名称 一种基于知识图谱优化CAM模板的数控编程 方法 (57)摘要 本发明提出一种基于知识图谱优化CAM模板 的数控编程方法， 该方法主要包括如下步骤： 加 工特征获取、 特征识别与特征编码、 CAM模板匹 配、 特征关联知识查询、 CAM模板评估与优化、 后 处理匹配与NC代码生成、 仿真验证、 仿真结果评 估等。 本发 明以知识图谱为知识的存储和推理的 工具， 模拟编程人员编程过程， 通过知识查询和 知识推理得到的关联知识对具体的加工特征匹 配的工艺模板进行评估与优化； 并用优化后的模 板更新CAM模板库从而在使用过程中不断提高企 业数控工艺模板的编程可靠性与通用性， 从而减 少了企业的人工成本、 提高了企业工艺资源的利 用率和数控编程的自动化水平。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 114021482 A 2022.02.08 CN 114021482 A 1.一种基于知识图谱 优化CAM模板的数控编程方法， 其特 征在于， 具体步骤如下： 步骤1、 导入零件MBD设计模型， 获取加工特 征； 步骤2、 特 征识别和特 征编码； 步骤3、 CAM模板匹配、 知识图谱知识查询与推理； 步骤4、 匹配模板 评估与优化； 步骤5、 后处 理匹配， NC代码生成； 步骤6、 仿真验证； 步骤7、 根据仿真结果进行决策。 2.根据权利要求1所述的一种基于知识图谱优化CAM模板的数控编程方法， 其特征在 于， 步骤1的具体内容和方法是： 将零件MBD设计模型导入NX、 Cero、 Solidworks商业三维CAD 软件中， 利用二次开发的程序获取零件MBD模型中所有PMI定义的加工特 征。 3.根据权利要求1所述的一种基于知识图谱优化CAM模板的数控编程方法， 其特征在 于， 步骤2的具体内容和方法是： 利用特征识别识别技术识别PMI定位的加工特征， 根据识别 结果调用程序获取特征 的几何信息与拓扑信息； 将特征信息进行编码作为步骤3的输入参 数， 具体方法和步骤是： (21)对PMI定位的加工特征进行特征预处理， 即特征三角网格化处理以满足特征识别 算法的输入要求； (22)最优训练模型分类； 最优训练模型由设计人员通过采用如神经网络、 支持向量机 和决策树智能算法及其改进型算法来训练加工特征数据集得到的分类性能最好的模型， 用 来对当前零件加工特 征分类， 获取当前 特征的标签； (23)特征信息查询； 分类完成之后， 得到当前特征的标签； 根据标签值调用三维CAD软 件自带的API函数或设计人员编写的知识库算法程序来 获取当前零件特征的所有几何信息 和拓扑信息； (24)对特征信息进行编码处理， 具体编码格式由设计人员综合分析信息的特点与企业 数控加工习惯来确定 。 4.根据权利要求1所述的一种基于知识图谱优化CAM模板的数控编程方法， 其特征在 于， 步骤3的具体内容和方法是： 对获取的特征信息编码后作为经过CAM模板库训练后得到 的机器学习算法的输入样本， 和样本对应的分类标签值， 以及匹配到对应该特征的CAM模 板； 特征信息编码作为CAM领域构建的知识图谱的查询输入量用于获取加工特征信息之间 的关联知识， 其具体步骤如下： (31)根据历史加工特征的特点制定数控工艺模板， 该模板包括走刀规划、 加工余量、 进 退刀方式、 刀具选择、 切削参数等信息； 制定完成CAM模板后， 选用具有一定数据挖掘能力的 集成算法， 如Bagging、 Boosting、 随机森 林， 从经过实际加工验证的企业数控工序库中抽取 典型加工特征的CAM模板， 组建典型加工特征的CAM模板库并训练加工特征的几何、 拓扑信 息编码向量与CAM模板之间的映射模型； (32)将当前特征编码作为映射模型的输入向量， 获取分类的标签值自动匹配合适的 CAM模板； (33)利用特征编码构建领域CAM知识图谱 的查询输入量， 利用知识图谱 的知识推理的 功能以获取 特征信息与模板参数之间以及模板参数之间显性和隐含的关联知识。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114021482 A 25.根据权利要求1所述的一种基于知识图谱优化CAM模板的数控编程方法， 其特征在 于， 步骤4的具体内容和方法是： 利用查询数控工艺领域的知识图谱得到的关联知识来评估 匹配模板， 当评估值低于 设定的阈值时， 则说明当前模板并不能满足使用要求， 需要用关联 知识来重新设定模板值以达 到优化目的， 具体方法和步骤如下： (41)将特征信息编码通过人工定义的规则转码之后作为知识图谱的查询条件， 获取特 征信息与模板参数之间以及模板参数之间隐含的关联知识； (42)将这些查询和推理得到的知识参照CAM模板中数据的类型进行一定的格式化处 理， 然后构建特 征关联知识向量； (43)构建由特征编码匹配的CAM模板的参数向量， 并与查询知识图谱得到的特征知识 向量进行相似度计算； (44)将CAM模板向量与特征关联知识向量相似度值与设定的阈值进行比较， 该阈值由 设计人员根据CAM模板测试的结果选取； 当相似度值大于或等于 设定阈值时， 说明当前模板 和编程人员的编程结果高度相似， 基本能够 满足用户的使用需求， 评估优化过程结束； 当相 似度值小于设定阈值， 说明当前模板和编程人员的编程结果相似程度低， 表明当前 的模板 大概率不能满足用户的需求， 评估优化过程结束； 当相似度值小于 设定阈值， 说明当前的模 板不能满足用户的需求， 需要通过查询和推理得到的知识进行优化处 理； (45)优化处理主要是使用知识图谱中查询和推理得到的数据来更新匹配CAM模板中的 对应参数； 优化处 理后转至(43)， 直到相似度值满足设定要求。 6.根据权利要求1所述的一种基于知识图谱优化CAM模板的数控编程方法， 其特征在 于， 步骤5的具体内容和方法是： 获取MBD模 型中该特征工序标注的加工机床信息， 利用机床 信息查询知识图谱中机床与后处理关联知识， 得到与机床匹配的后处理器， 利用得到的后 处理生成供 数控设备使用的数控代码， 具体方法和步骤如下： (51)从MBD模型中获取由CAPP人员设定的特征的加工机床型号信息， 用来获取与之匹 配的后处 理； (52)与机床对应的后处理信息存放在构建的数控工艺知识图谱中， 需要利用机床的型 号信息构建知识图谱查询语句获取； (53)查询得到与该机床型号相关联的后处理器模型后， 在CAM软件生成的该特征工序 中设置该后处 理； (54)利用该后处 理生成用于数控机床使用的NC代码。 7.根据权利要求1所述的一种基于知识图谱优化CAM模板的数控编程方法， 其特征在 于， 步骤6的具体内容和方法是： 在Ver icut等仿真软件平台对使用经过评估与优化的CAM模 板生成的NC代码进 行仿真验证， 该步骤主要 是检查工件与刀具的过切、 欠切， 刀具与机床的 干涉碰撞等情况以判定该模板的合理性。 8.根据权利要求1所述的一种基于知识图谱优化CAM模板的数控编程方法， 其特征在 于， 步骤7所述的根据仿真结果进行决策具体内容和方法是： 当仿真结果与预期不符， 则 说 明步骤3出现了 问题， 应通过优化该算法的参数或增大训练数据量来重新训练模型以提高 算法模型的性能； 当仿真结果符合预期， 数控编程方法结束。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114021482 A 3